DE102012104789A1 - Scalable proportional active state-of-balance compensation method for managing variations in the age of batteries - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren und System zum Power-Management unter Batterien von unterschiedlichen Alterungszuständen. Zwei oder mehr Batteriepacks werden in quadratischen Wellenpulsen an- und ausgeschaltet, um einen Mehrwicklungstransformator mit Energie zu versorgen und der Ausgang des Transformators wird dazu verwendet, um eine Last mit Energie zu versorgen. Sobald die Ladezustände der Batteriepacks mit unterschiedlichen Raten sinken, wird der Duty-Cycle für jeden Batteriepackschalterpuls proportional zu seinem Ladezustand relativ zu den anderen Batteriepacks gemacht. Der Batteriepack, der den größten Ladezustand aufweist, hat die längste Einschaltzeitdauer und gibt die meiste Energie an den Transformator ab, wobei alle Batteriepacks daran Anteil nehmen. Ein Basis-Duty-Cycle wird über ein Proportional-Integral-Reglermodul, basierend auf Spannungsmessungen an der Last, berechnet. Die Energieverteilung wird so gemanaged, so dass der Ladungszustand nicht divergiert, auch wenn die Batteriepacks offensichtlich weit streuende Alterungszustände aufweisen.A method and system for power management under batteries of different aging states. Two or more battery packs are turned on and off in square wave pulses to power a multi-winding transformer and the output of the transformer is used to power a load. As soon as the charge levels of the battery packs decrease at different rates, the duty cycle for each battery pack switch pulse is made proportional to its charge status relative to the other battery packs. The battery pack with the highest state of charge has the longest switch-on time and delivers the most energy to the transformer, with all battery packs taking part. A basic duty cycle is calculated using a proportional-integral controller module based on voltage measurements on the load. The energy distribution is managed in such a way that the state of charge does not diverge, even if the battery packs obviously have widely spread aging states.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Ladezustandsausgleich (SOC) zwischen Batteriepacks und insbesondere auf ein Verfahren und ein System zum Power-Management zwischen Batteriepacks mit variierenden Alterszuständen, welches einen geschalteten Transformator verwendet, um einen proportionalen aktiven Ladezustandsausgleich bereitzustellen.The invention relates generally to a state of charge balance (SOC) between battery packs, and more particularly to a method and system for power management between age-varying battery packs that uses a switched transformer to provide a proportional active state of charge balance.

2. Diskussion des Standes der Technik2. Discussion of the Related Art

Elektrofahrzeuge und elektrische Hybridfahrzeuge gewinnen auf dem heutigen Automobilmarkt immer mehr Popularität. Elektrische und Hybridfahrzeuge bieten verschiedene wünschenswerte Merkmale, beispielsweise reduzierte Emissionen, einen reduzierten Gebrauch an Öl-basierten Brennstoffen und potentiell niedrigere Betriebskosten. Eine Schlüsselkomponente von sowohl Elektrofahrzeugen als auch Hybridfahrzeugen ist der Batteriepack. Batteriepacks in diesen Fahrzeugen bestehen typischerweise aus einer Vielzahl untereinander verbundener Zellen, die eine große Menge an Leistung abgeben können, um die Forderungen für den Fahrzeugbetrieb zu erfüllen.Electric vehicles and electric hybrid vehicles are gaining in popularity in today's automotive market. Electric and hybrid vehicles offer several desirable features, such as reduced emissions, reduced use of oil-based fuels, and potentially lower operating costs. A key component of both electric vehicles and hybrid vehicles is the battery pack. Battery packs in these vehicles typically consist of a plurality of interconnected cells that can deliver a large amount of power to meet the requirements for vehicle operation.

Nach wenigen Jahren der Wartung müssen oft in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug die Batteriepacks auf Grund ihrer Alterung und ihrer Variation im Alterungszustand der einzelnen Zellen ersetzt werden, was zu einer verminderten Reichweite der Fahrzeuge führen kann. Auch wenn ein gewisser reduzierter Alterungszustand vorliegt, kann ein Batteriepack von einem Elektrofahrzeug immer noch einen bemerkenswerten Betrag an Energie speichern und für andere Anwendungen außerhalb der Fahrzeuganwendung verwendet werden. Eine Vielzahl von Verwendungen für solche Batteriepacks nach ihrer Automobilvergangenheit wurden vorgeschlagen, darunter ein Verwenden der Batteriepacks in Ernergiespeichersystemen von Kommunen (CES, Community Energy Storage systems).After a few years of maintenance often have to be replaced in an electric or hybrid vehicle, the battery packs due to their aging and their variation in the aging state of the individual cells, which can lead to a reduced range of the vehicles. Even though there is some reduced state of aging, a battery pack from an electric vehicle can still store a significant amount of energy and be used for other applications outside of the vehicle application. A variety of uses for such battery packs after their automobile history have been proposed, including using the battery packs in Community Energy Storage Systems (CES).

CES-Systeme speichern Energie für eine kleine Kommune, beispielsweise einer kleineren Subdivision eines kommerziellen oder industriellen Komplexes. CES-Systeme dienen typischerweise dazu, die aus einem Stromnetz verfügbare Leistung zu steigern und sind in ihrer Fähigkeit nützlich, lokal erzeugte Energie aus Quellen wie beispielsweise Solar- und Windenergie zu speichern. Batteriepacks, die nach ihrer Lebenszeit aus elektrischen Fahrzeugen verwendet werden, können in CES-Systemen verwendet werden. Aber ihre Effizienz kann durch die Variation in dem Alterszustand der individuellen Zellen oder Sektionen eines Batteriepacks vermindert werden. Ein Verfahren zum Managen von Variationen im Batteriealterszustand ist demzufolge benötigt, welches nicht einfach Leistung aus einem höheren Ladungszustand der Batterien vergeudet und welches dazu in der Lage ist, die maximal verfügbare Energie in den Batteriepacks zu nutzen.CES systems store energy for a small community, such as a smaller subdivision of a commercial or industrial complex. Typically, CES systems serve to increase the power available from a utility grid and are useful in their ability to store locally generated energy from sources such as solar and wind energy. Battery packs that are used after their lifetime from electric vehicles can be used in CES systems. But their efficiency can be diminished by the variation in the age state of the individual cells or sections of a battery pack. A method for managing variations in the battery age state is accordingly needed, which does not simply waste power from a higher state of charge of the batteries and which is able to utilize the maximum available energy in the battery packs.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Im Einklang mit den Lehren der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren und ein System zum Power-Management zwischen Batterien von unterschiedlichen Alterszuständen offenbart. Zwei oder mehr Batteriepacks werden in quadratischen Wellenpulsen an- und ausgeschaltet, um einen Transformator mit mehreren Wicklungen mit Energie zu versorgen, und der Ausgang des Transformators wird dazu verwendet, um eine Last anzutreiben. Da der Ladezustand der Batteriepacks mit unterschiedlichen Raten abnimmt, wird der Duty-Cycle für jeden Batteriepackschaltungspuls proportional zu seinem Ladezustand in Relation zu anderen Batteriepacks ausgeführt. Daher hat der Batteriepack mit dem größten Ladezustand die längste Einschaltdauer und gibt die größte Energie an den Transformator ab, obwohl alle Batteriepacks daran teilnehmen. Es wird ein grundlegender, für alle geltenden Duty-Cycle durch ein Proportional-Integral-Regelmodul ausgerechnet, das auf Spannungsmessungen an der Last basiert. Die Energieverteilung wird so gemanaged, dass der Ladezustand nicht auseinanderfällt, auch wenn die Batteriepacks weit untereinander verschiedene Alterungszustände aufweisen.In accordance with the teachings of the present invention, a method and system for power management between batteries of different age states are disclosed. Two or more battery packs are turned on and off in square wave pulses to power a multi-winding transformer, and the output of the transformer is used to drive a load. Since the state of charge of the battery packs decreases at different rates, the duty cycle for each battery pack circuit pulse is performed in proportion to its state of charge in relation to other battery packs. Therefore, the battery pack with the largest state of charge has the longest duty cycle and gives the most energy to the transformer, although all battery packs participate in it. A basic, all-duty duty cycle is calculated by a proportional-integral control module based on voltage measurements on the load. The energy distribution is managed so that the state of charge does not fall apart, even if the battery packs have widely different aging states with each other.

Zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Figuren offenbar.Additional features of the present invention will become apparent from the following description and the appended claims, taken in conjunction with the accompanying drawings.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

1 zeigt einen Graph, der veranschaulicht, wie die Ladungszustände divergieren, wenn Batteriepacks verschiedener Alterszuständen konventionell gebraucht werden, um Leistung bereitzustellen; 1 Figure 12 is a graph illustrating how the charge states diverge when battery packs of various age states are conventionally used to provide power;

2 zeigt ein schematisches Diagramm für ein Power-Management-System, welches ein proportionales aktives Ladungszustandsausgleichsschema zu der Abgabe von Leistungsabgabe aus Batteriepacks mit unterschiedlichen Alterszuständen gibt; 2 FIG. 12 is a schematic diagram for a power management system that provides a proportional active charge state equalization scheme for delivering power output from battery packs having different age states; FIG.

3 zeigt ein schematisches Diagramm für einen Regler mit seinen Eingängen und Ausgängen, der in einem Power-Management-System aus der 2 verwendet wird; 3 shows a schematic diagram of a controller with its inputs and outputs, in a power management system from the 2 is used;

4 zeigt einen Graph, wie der Ladungszustand nicht divergiert, wenn Batteriepacks mit verschiedenem Alterungszustand in einem Power-Management-System aus der 2 verwendet werden; und 4 FIG. 12 is a graph showing how the state of charge does not divergent when battery packs of different aging state are removed from the power management system of FIG 2 be used; and

5 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum proportionalen aktiven Ladungsausgleich zwischen Batteriepacks mit verschiedenen Alterungszuständen. 5 shows a flowchart for a method for the proportional active charge balance between battery packs with different aging states.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

Die folgende Diskussion der Ausführungsformen der Erfindung, die auf einen proportionalen Ladungszustandsausgleich zum Managen von Variierungen im Alterungszustand von Batterien gerichtet ist, ist rein beispielhafter Natur und in keiner Weise dazu gedacht, die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Verwendungen zu begrenzen.The following discussion of the embodiments of the invention directed to proportional charge state compensation for managing aging state variations of batteries is merely exemplary in nature and is in no way intended to limit the invention or its applications or uses.

Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge, die im folgenden der Einfachheit halber als Elektrofahrzeuge bezeichnet werden, werden immer populärer und besser, da sich die damit verbundenen Techniken verbessern. Ein Faktor, den all diese Fahrzeuge gemeinsam haben, ist das Bedürfnis für einen Batteriepack mit hoher Kapazität für die Energieladung. Alle Batterietechnologien aus dem Stand der Technik weisen eine Alterung in ihrer Leistungsfähigkeit über die Zeit auf. Insbesondere nimmt der Alterungszustand von Batterien über die Zeit ab, wobei der Alterungszustand als die Fähigkeit einer Batterie definiert werden kann, um Energie zu laden. Falls beispielsweise eine Batteriezelle fähig ist, 10 Kilowattstunden (kWh) an Energie zu speichern, kommt es dazu, dass diese Batterie, sobald sie neu ist, nach wenigen Jahren Dienstleistung in einem Fahrzeug nur noch dazu in der Lage ist, 6 kWh an Energie zu speichern. In diesem Zustand nimmt man an, dass eine Batteriezelle dann nur noch einen Alterungszustand von 60 einnimmt. In analoger Weise kann man annehmen, dass Batteriepacks, die viele individuelle Zellen umfassen, einen verminderten gemeinsamen Alterungszustand aufweisen.Electric vehicles and hybrid vehicles, hereinafter referred to as electric vehicles for simplicity, are becoming more popular and better as the associated techniques improve. One factor common to all these vehicles is the need for a high capacity battery pack for the energy charge. All of the prior art battery technologies exhibit aging in their performance over time. In particular, the aging condition of batteries decreases over time, with the aging condition being defined as the ability of a battery to charge energy. For example, if a battery cell is capable of storing 10 kilowatt-hours (kWh) of energy, then, after a few years of service in a vehicle, this battery, when new, will only be able to provide 6 kWh of energy to save. In this state, it is assumed that a battery cell then only assumes an aging state of 60. Analogously, it can be assumed that battery packs comprising many individual cells have a reduced common aging state.

Darüber hinaus variiert die Abnahme im Alterungszustand für die individuelle Zelle in einem Batteriepack mit der Zelle. Demnach können nach mehreren Jahren von Gebrauch die individuellen Zellen in einem Batteriepack Alterungszustände aufweisen, die von 60% bis 80% oder auch in einem noch weiteren Bereich variieren. In einer solchen Situation müsste ein Batteriepack typischerweise in einem Elektrofahrzeug ersetzt werden, so dass die Fahrzeugreichweite in einem akzeptablen Bereich aufrecht erhalten werden könnte. Ein Batteriepack, der nicht länger für einen Gebrauch in einem Elektrofahrzeug nach Überschreiten seiner Lebensdauer geeignet ist, kann aber immer noch eine beträchtliche Energiespeicherkapazität aufweisen. Um solche Batteriepacks effektiv zu nützen, wäre es gut, den Energiefluss in Batteriesystemen, die mehrere Batteriepacks aufweisen, mit einem erwarteten Bereich von Alterungszuständen zu managen.In addition, the decrease in aging state for the individual cell in a battery pack varies with the cell. Thus, after several years of use, the individual cells in a battery pack may have aging conditions that vary from 60% to 80%, or even more. In such a situation, a battery pack would typically have to be replaced in an electric vehicle so that vehicle range could be maintained within an acceptable range. However, a battery pack that is no longer suitable for use in an electric vehicle after exceeding its life may still have a significant energy storage capacity. To effectively use such battery packs, it would be good to manage the energy flow in battery systems having multiple battery packs with an expected range of aging conditions.

1 zeigt einen Graphen 10, der veranschaulicht, wie der Ladungszustand divergiert, sobald Batteriepacks verschiedener Alterungszustände herkömmlicherweise verwendet werden, um Leistung bereitzustellen. Auf dem Graphen 10 ist auf der horizontalen Achse 12 die Zeit abgetragen und auf der vertikalen Achse 14 der Ladungszustand. Die Kurven 22, 32 und 42 zeigen den Ladungszustand für drei verschiedene Batteriepacks, die beispielsweise in einer einfachen Parallelschaltung miteinander verbunden sind, um Leistung für eine Anwendung abzugeben. In diesem Beispiel wird angenommen, dass der erste Batteriepack, der durch die Kurve 22 dargestellt wird, bei 80% im Alterungszustand ist, der zweite Batteriepack, der mit der Kurve 32 dargestellt wird, bei 70% Alterungszustand ist, und der dritte Batteriepack, der mit der Kurve 42 dargestellt wird, bei 60% Alterungszustand ist. Jeder der drei Batteriepacks kann auf einen Ladungszustand gebracht werden, der 100% oder nahezu 100% ist, was in der oberen linken Hälfte des Graphen 10 veranschaulicht wird. Da die Batteriepacks aber verschiedene Alterungszustände aufweisen, wird der Ladungszustand mit verschiedenen Raten abfallen, falls jeder Batteriepack denselben Betrag an Leistung für die Anwendung abgeben soll. 1 shows a graph 10 which illustrates how the state of charge diverges as battery packs of various aging states are conventionally used to provide power. On the graph 10 is on the horizontal axis 12 the time is worn away and on the vertical axis 14 the state of charge. The curves 22 . 32 and 42 show the state of charge for three different battery packs connected together, for example in a simple parallel connection, to deliver power to an application. In this example it is assumed that the first battery pack passing through the curve 22 is at 80% in the aging state, the second battery pack, with the curve 32 is shown at 70% aging state, and the third battery pack that is with the curve 42 is shown at 60% aging state. Each of the three battery packs can be brought to a charge state that is 100% or nearly 100%, which is in the upper left half of the graph 10 is illustrated. However, since the battery packs have various aging conditions, the charge state will drop at various rates if each battery pack is to deliver the same amount of power to the application.

Wie aus dem Graphen 10 ersichtlich ist, divergieren die Kurven 22, 32 und 42 mit der Zeit, so dass der erste Batteriepack einen höheren Ladungszustand als der zweite Batteriepack und wiederum dieser einen höheren Ladungszustand als der dritte Batteriepack aufweist. Dies kann zu verschiedenen Problemen führen, unter anderem zu verschiedenen Spannungen zwischen den Batteriepacks und der Notwendigkeit, dass ein Batteriepack vor den anderen wieder aufgeladen wird.As from the graph 10 can be seen, the curves diverge 22 . 32 and 42 over time, such that the first battery pack has a higher state of charge than the second battery pack and, in turn, a higher state of charge than the third battery pack. This can lead to various problems, including different voltages between the battery packs and the need to recharge one battery pack in front of the other.

Es gibt einige im Stand der Technik bekannte Verfahren, um mit Batteriepacks verschiedener Alterungszustände oder Ladungszustände umzugehen. Ein solch bekanntes Verfahren ist ein einfaches Widerstandsausgleichen, wobei Batteriepacksektionen in einem höheren Ladungszustand über einen Widerstand entladen werden und Energie verbraucht wird, bis all die anderen Sektionen in nahezu den selben Ladungszustand kommen. Ein anderes Verfahren ist bekannt, welches als Ladungshin- und Herbewegen bekannt ist, wobei Energie aus höheren Ladungszustandssektionen auf niedrigere Ladungszustandssektionen transferiert wird. Und in einem weiteren anderen bekannten Verfahren sind nur die Sektionen mit dem höchsten Ladungszustand dazu verfügbar, um Energie bereitzustellen, bis deren Ladungszustand auf den Wert der anderen Sektionen abgefallen ist. All diese Verfahren haben aber Nachteile, unter anderem Energieverschwendung, und/oder das Unvermögen, das Maximum an Leistung bereitzustellen und/oder die total verfügbare Energie bereitzustellen, sobald der Ladungszustand nicht im Gleichgewicht ist.There are some methods known in the art to deal with battery packs of various aging states or states of charge. One such known method is a simple resistance compensation wherein battery pack sections in a higher state of charge are discharged through a resistor and energy is consumed until all the other sections come into nearly the same state of charge. Another method is known which is known as charge agitation, wherein energy is transferred from higher charge state sections to lower charge state sections. And in another known method, only the sections with the highest charge state are available, to provide energy until its charge state has dropped to the value of the other sections. However, all of these methods have disadvantages, including wasting energy, and / or the inability to provide the maximum power and / or provide the total available energy once the state of charge is out of balance.

2 zeigt ein schematisches Diagramm für ein Power-Management-System 50, welches einen proportionalen aktiven Ladungszustandsausgleich zur modulierten Leistungsabgabe von Batteriepacks mit unterschiedlichen Alterungszuständen gewährleistet. Das Power-Management-System 50 beinhaltet Batteriepacks 60, 70 und 80. Es wird angemerkt, dass das System 50 auch mehr oder weniger als die drei Batteriepacks aufweisen kann. Darüber hinaus wird der Begriff ”Batteriepack” hier allgemein verwendet. Jeder der Batteriepacks 60, 70 und 80 könnte auch eine Sektion in einem Batteriepack eines Elektrofahrzeugs darstellen oder eben eine individuelle Mehrzellenbatterie. Wie im Detail diskutiert werden wird, kann das System 50 die Leistungsabgabe aus den Batteriepacks auch bei ungleichen Alterungszuständen liefern. Der Anschauung halber wird angenommen, dass der Batteriepack 60 bei einem Alterungszustand von 80 ist, der Batteriepack 70 bei einem Alterungszustand von 70 ist und der Batteriepack 80 bei einem Alterungszustand von 60 ist. 2 shows a schematic diagram for a power management system 50 , which ensures a proportional active charge state compensation for the modulated power output of battery packs with different aging states. The power management system 50 includes battery packs 60 . 70 and 80 , It is noted that the system 50 also more or less than the three battery packs may have. In addition, the term "battery pack" is used here generally. Each of the battery packs 60 . 70 and 80 could also represent a section in a battery pack of an electric vehicle or just an individual multi-cell battery. As will be discussed in detail, the system can 50 deliver the power output from the battery pack even with uneven aging conditions. For the sake of intuition, it is assumed that the battery pack 60 in an aging condition of 80 is, the battery pack 70 in an aging condition of 70 is and the battery pack 80 in an aging condition of 60 is.

Das System 50 beinhaltet einen Regler 90 zum Modulieren der Leistung aus den Batteriepacks 60, 70 und 80. Die Arbeitsweise des Reglers 90 wird im Weiteren eingehend diskutiert werden. Der Ladungszustand des Batteriepacks 60 wird gemessen und an den Regler 90 über die Leitung 62 zugeführt. In analoger Weise werden die Ladungszustände der Batteriepacks 70 und 80 an den Regler 90 jeweils über die Leitungen 72 und 82 weitergeführt. Die Art und Weise, wie man den Ladungszustand über Spannungsmessung oder andere Arten misst, ist aus dem Stand der Technik bekannt und benötigt hier keine weiteren Diskussionen.The system 50 includes a regulator 90 for modulating the power from the battery packs 60 . 70 and 80 , The operation of the regulator 90 will be discussed in detail below. The state of charge of the battery pack 60 is measured and sent to the regulator 90 over the line 62 fed. In an analogous way, the charge states of the battery packs 70 and 80 to the controller 90 each via the lines 72 and 82 continued. The manner of measuring the state of charge via voltage measurement or other means is well known in the art and needs no further discussion here.

Das System 50 verwendet einen Mehrwicklungstransformator 92, um die Leistung aus den Batteriepacks 60, 70 und 80 zu konvertieren, um eine verwendbare Leistung mit einer verwendbaren Spannung bereitzustellen. Es werden quadratische Wellensignale verwendet, um die Leistung aus jedem Batteriepack, die an den Transformator 92 abgegeben wird, mit dem Duty-Cycle der Quadratwelle aus jedem einzelnen Batteriepack zu modulieren, der über den Regler 90 geregelt wird, so dass eine konsistente Ausgangsspannung aufrecht erhalten wird und die Leistung von jedem Batteriepack proportional zu ihrem Ladungszustand in Bezug auf die anderen Batteriepacks ist.The system 50 uses a multi-winding transformer 92 to get the power out of the battery packs 60 . 70 and 80 to provide usable power with a usable voltage. Square wave signals are used to measure the power from each battery pack attached to the transformer 92 is emitted, with the duty cycle of the square wave from each individual battery pack to modulate, via the regulator 90 is controlled so that a consistent output voltage is maintained and the power of each battery pack is proportional to its state of charge with respect to the other battery packs.

Der Regler 90 stellt ein quadratisches Wellensignal auf der Leitung 64 an den Schalter 66 bereit, welcher den positiven Anschluss aus dem Batteriepack 60 an- und ausschaltet. In analoger Weise liefert der Regler 90 ein quadratisches Wellensignal auf der Leitung 74 an den Schalter 76, welcher den positiven Anschluss aus dem Batteriepack schaltet, und ein Signal auf der Leitung 84 an den Schalter 86, der den positiven Anschluss aus dem Batteriepack 80 schaltet. In einer Ausführungsform sind die Schalter 66, 76 und 86 isolierte Gate-Bipolar-Transistoren (IGBTs), welche für ihre hohe Effizienz und für ihre moderate hohe Schaltkapazität bekannt sind. In dieser Ausführungsform wird ein quadratisches Wellensignal von dem Regler 90 auf der Leitung 64 an den Gate-Anschluss des Schalters 66 abgegeben, wobei der positive Anschluss aus dem Batteriepack 60 mit dem Kollektoranschluss des Schalters 66 verbunden ist und der Ausgang des Schalters 66 am Emitter Anschluss mit einem der Anschlüsse des Transformators 92 über eine Diode 68 verbunden ist, welche dazu verwendet wird, um den Rückstrom aus dem Transformator 92 zu verhindern. Andere Arten von Schaltern neben den IGBTs, beispielsweise MOSFET-Schalter, können ebenfalls verwendet werden.The regulator 90 sets a square wave signal on the line 64 to the switch 66 ready, which is the positive connection from the battery pack 60 turns on and off. Analogously, the controller provides 90 a square wave signal on the wire 74 to the switch 76 which switches the positive terminal from the battery pack, and a signal on the line 84 to the switch 86 that has the positive connection from the battery pack 80 on. In one embodiment, the switches 66 . 76 and 86 insulated gate bipolar transistors (IGBTs), which are known for their high efficiency and for their moderate high switching capacity. In this embodiment, a square wave signal is output from the regulator 90 on the line 64 to the gate terminal of the switch 66 delivered, with the positive terminal from the battery pack 60 with the collector terminal of the switch 66 connected and the output of the switch 66 at the emitter connection with one of the connections of the transformer 92 over a diode 68 which is used to reverse the current from the transformer 92 to prevent. Other types of switches besides the IGBTs, such as MOSFET switches, may also be used.

Demzufolge umfassen die Eingänge von oben nach unten auf der linken oder Primärseite des Transformators 92 in 2 den geschalteten positiven Anschluss von dem Batteriepack 60 über den Schalter 66 und die Diode 68, den negativen Anschluss von dem Batteriepack 60, den geschalteten positiven Anschluss von dem Batteriepack 70 über den Schalter 76 und eine Diode 78, und den negativen Anschluss von dem Batteriepack 70, den geschalteten positiven Anschluss von dem Batteriepack 80 über den Schalter 86 und eine Diode 88 und den negativen Anschluss aus dem Batteriepack 80. Ein schnelles Anschalten und Ausschalten der positiven Anschlüsse von den Batteriepacks 60, 70 und 80 gibt die notwendige Anregung für den Transformer 92, um die Ausgangsspannung zu erzeugen.Consequently, the inputs comprise from top to bottom on the left or primary side of the transformer 92 in 2 the switched positive terminal of the battery pack 60 over the switch 66 and the diode 68 , the negative connection of the battery pack 60 , the switched positive terminal of the battery pack 70 over the switch 76 and a diode 78 , and the negative terminal of the battery pack 70 , the switched positive terminal of the battery pack 80 over the switch 86 and a diode 88 and the negative connection from the battery pack 80 , A quick turn on and off of the positive connections from the battery packs 60 . 70 and 80 gives the necessary stimulus to the Transformer 92 to generate the output voltage.

Auf der rechten Seite des Transformators 92 ist der positive Ausgang von der Sekundärwicklung über eine Gleichrichterdiode 94 gegeben und ein Gleichrichtungsfilterkondensator 96 ist dort parallel mit der Last 98 angeordnet. Die Last 98 kann von jeder anwendungsspezifischen Art sein oder auch Anwendungen beinhalten, die eine solche Stromversorgung benötigt. Ein Strommesser 100 misst den Strom durch die Last 98 und ein Spannungsmesser 102 misst die Spannung über der Last 98. Daten aus dem Strommesser 100 und dem Spannungsmesser 102 werden als Rückkopplung auf den Regler über die Leitung 104 abgegeben.On the right side of the transformer 92 is the positive output from the secondary winding via a rectifier diode 94 given and a rectification filter capacitor 96 is there in parallel with the load 98 arranged. Weight 98 may be of any application specific type or may include applications requiring such power supply. An electricity meter 100 measures the current through the load 98 and a voltmeter 102 measures the voltage across the load 98 , Data from the ammeter 100 and the voltmeter 102 are used as feedback on the regulator via the line 104 issued.

In einem Ausführungsbeispiel könnte jeder der Batteriepacks 50, 70 und 80 eine Nominalspannung im Bereich von 100–150 Volt Gleichspannung aufweisen und die Transformatorausgangsspannung an der Last 98 könnte ungefähr 600 V Gleichstrom betragen. Die Ausführung des Transformators 92 kann basierend auf der Größe und der Spannung der Batteriepacks 60, 70 und 80 und der Zielspannung an der Last 98 bestimmt sein.In one embodiment, each of the battery packs could be 50 . 70 and 80 a nominal voltage in the range of 100-150 volts DC and the transformer output voltage at the load 98 could be about 600 V DC. The design of the transformer 92 Can be based on the size and voltage of the battery pack 60 . 70 and 80 and the target voltage at the load 98 be determined.

3 zeigt ein schematisches Diagramm für einen Regler 90 einschließlich seiner Eingänge und Ausgänge. Eine Ziellastspannung, beispielsweise ungefähr 600 V, wird aus dem Kasten 110 an einen Summierübergang 112 abgegeben. Wie oben beschrieben, stellt die Leitung 104 eine Spannung- und Stromrückkopplung an den Regler 90 bereit. Die Spannung über der Last 98 wird auf der Leitung 104 an den Summierübergang 112 bereitgestellt, wo sie von der Ziellastspannung abgezogen wird. Die Differenz oder der Spannungsfehler wird an das Duty-Cycle-Regelmodul 114 geliefert. Das Duty-Cycle-Regelmodul 114 berechnet einen grundlegenden Basis-Duty-Cycle für die Quadratwellenpulse an den Schaltern 66, 76 und 86 mit Hilfe eines geeigneten Regelalgorithmus, beispielsweise eines Proportional-Integral (PI)- oder Proportional-Integral-Differential (PID)-Algorithmus. Diese Algorithmen sind im Stand der Technik wohl bekannt und geben Regelsignale, basierend auf Stromfehlern (proportional), Akkumulieren von vergangenen Fehlern (integral) und Vorhersage von zukünftigen Fehlern, basierend auf einer Ratendifferenz (differential) ab. 3 shows a schematic diagram for a controller 90 including its inputs and outputs. A target load voltage, for example about 600 V, is removed from the box 110 to a summing junction 112 issued. As described above, the line represents 104 a voltage and current feedback to the controller 90 ready. The voltage across the load 98 will be on the line 104 to the summing junction 112 provided where it is subtracted from the target load voltage. The difference or voltage error is sent to the duty cycle control module 114 delivered. The duty-cycle control module 114 calculates a basic basic duty cycle for the square wave pulses at the switches 66 . 76 and 86 using a suitable control algorithm, such as a proportional-integral (PI) or proportional-integral-derivative (PID) algorithm. These algorithms are well known in the art and output control signals based on current errors (proportional), accumulating past errors (integral), and predicting future errors based on a differential rate.

Das Duty-Cycle-Regelmodul 114 gewährleistet den grundlegenden Duty-Cycle auf der Leitung 116 für alle drei Multipliziermodule 118, 120 und 122. Jedes der Multipliziermodule 118, 120 und 122 empfängt die gegenwärtige Ladungszustandsinformation für einen der Batteriepacks 60, 70 oder 80, berechnet das Verhältnis des Ladungszustands dieses Batteriepacks zu dem Ladungszustand des Batteriepacks mit dem höchsten Ladungszustand und multipliziert das Verhältnis mit dem Basis-Duty-Cycle.The duty-cycle control module 114 ensures the basic duty cycle on the line 116 for all three multiplier modules 118 . 120 and 122 , Each of the multiplier modules 118 . 120 and 122 receives the current charge state information for one of the battery packs 60 . 70 or 80 , calculates the ratio of the state of charge of this battery pack to the state of charge of the battery pack with the highest state of charge, and multiplies the ratio by the base duty cycle.

Zum Beispiel kann die Situation angenommen werden, wobei der Basis-Duty-Cycle 75% ist, der aktuelle Ladungszustand des Batteriepacks 60 bei 86% liegt und der gegenwärtige Ladungszustand des Batteriepacks 70 bei 83% und der gegenwärtige Ladungszustand des Batteriepacks 80 bei 80% liegt. Das Multipliziermodul 118 würde die Ladungszustandsmessung aus dem Batteriepack 60 (86%) auf der Leitung 82 erhalten, würde die Ladungszustandsmessung durch die höchste Ladungszustandsmessung (also 86%) dividieren und würde den Basis-Duty-Cycle multiplizieren. Demzufolge würde das Multipliziermodul 118 einen Duty-Cycle für den Batteriepack 60 über den Schalter 66 von (0,86/0,86)·(0,75) = 0,75 oder 75% über die Zeit errechnen.For example, the situation where the basic duty cycle is 75% may be assumed, the current charge state of the battery pack 60 is at 86% and the current state of charge of the battery pack 70 at 83% and the current state of charge of the battery pack 80 at 80%. The multiplier module 118 would the charge state measurement from the battery pack 60 (86%) on the line 82 would divide the charge state measurement by the highest charge state measurement (ie 86%) and would multiply the base duty cycle. As a result, the multiplier module would 118 a duty cycle for the battery pack 60 over the switch 66 of (0.86 / 0.86) x (0.75) = 0.75 or 75% over time.

In ähnlicher Art und Weise würde das Multipliziermodul 120 die Ladungszustandsmessung des Batteriepacks 70 (83%) auf der Leitung 72 erhalten, würde die Ladungszustandsmessung durch die höchste Ladungszustandsmessung (86%) und mit dem Basis-Duty-Cycle multiplizieren. Demzufolge würde das Multipliziermodul 120 einen Duty-Cycle für den Batteriepack 70 über den Schalter 76 von (0,83/0,86)·(0,75) = 0,724 oder ungefähr 72% über die Zeit berechnen. Letztendlich würde das Multipliziermodul 122 die Ladungszustandsmessung für den Batteriepack 80 (80%) auf der Leitung 82 erhalten, würde die Ladungszustandsmessung durch die höchste Ladungszustandsmessung (86%) dividieren und mit dem Basis-Duty-Cycle multiplizieren. Demzufolge würde das Multipliziermodul 122 einen Duty-Cycle für den Batteriepack 80 über den Schalter 86 von (0,80/0,86)·(0,75) = 0,698 oder ungefähr 70% über die Zeit berechnen.In a similar way, the multiplier would 120 the charge state measurement of the battery pack 70 (83%) on the line 72 would receive, the charge state measurement would multiply by the highest charge state measurement (86%) and the base duty cycle. As a result, the multiplier module would 120 a duty cycle for the battery pack 70 over the switch 76 of (0.83 / 0.86) x (0.75) = 0.724 or about 72% over time. Ultimately, the multiplier would 122 the charge state measurement for the battery pack 80 (80%) on the line 82 would divide the charge state measurement by the highest charge state measurement (86%) and multiply by the base duty cycle. As a result, the multiplier module would 122 a duty cycle for the battery pack 80 over the switch 86 of (0.80 / 0.86) x (0.75) = 0.698 or about 70% over time.

Die Multipliziermodule 118, 120 und 122 stellen ihre Duty-Cycle-Information für die Pulsgeneratoren 124, 126 und 128 jeweils bereit, welche die dafür geeigneten Quadratwellenpulssignale erzeugen. Der Pulsgenerator 124 liefert sein Signal an den Schalter 66 auf der Leitung 64 ab, wohingegen der Pulsgenerator 126 sein Signal an den Schalter 76 auf der Leitung 74 und der Pulsgenerator 128 sein Signal an den Schalter 86 über die Leitung 84 abgibt. Die quadratischen Wellensignalspuren werden mit summierten Differenzen über die Leitungen 64, 74 und 84 in der 3 veranschaulicht. Wie oben beschrieben wird der Duty-Cycle der quadratischen Wellenpulse über die Anforderung der Last 98 und die relativen Batteriepackladezustände bestimmt. Die Frequenz der quadratischen Wellenpulse kann, um die Leistungsfähigkeit des gesamten Power-Management-Systems 50 mit der Leistungsfähigkeit des Transformators 92 und den Schaltern 66, 76 und 86 und auch mit den auf den leistungsseitig auftretenden Transienten zu bestimmen, bestimmt werden. In einer typischen Anwendung könnte die quadratische Wellenpulsfrequenz in einem Bereich von wenigen einhundert Hertz (Hz oder Zyklen pro Sekunde) bis zu 10 bis 20-Tausend Hz betragen.The multiplier modules 118 . 120 and 122 set their duty cycle information for the pulse generators 124 . 126 and 128 each ready, which generate the square wave pulse signals suitable for it. The pulse generator 124 delivers its signal to the switch 66 on the line 64 whereas the pulse generator 126 his signal to the switch 76 on the line 74 and the pulse generator 128 his signal to the switch 86 over the line 84 emits. The square wave signal traces are summed with differences across the lines 64 . 74 and 84 in the 3 illustrated. As described above, the duty cycle of the square wave pulses becomes above the demand of the load 98 and determines the relative battery pack charge states. The frequency of square wave pulses can increase the performance of the entire power management system 50 with the performance of the transformer 92 and the switches 66 . 76 and 86 and also to be determined with the transients occurring on the power side. In a typical application, the square wave pulse frequency could range from a few hundred hertz (Hz or cycles per second) to 10 to 20 thousand Hz.

Beim Betrieb des Power-Management-Systems 50 wird das Duty-Cycle-Regelmodul 114 den Basis-Duty-Cycle erhöhen, falls die Spannung an der Last 98 abfällt, so dass jeder der Schalter 66, 76 und 86 eine kleine vermeintlich größere Einschaltzeit erfährt und dabei die Ausgangsspannung an dem Transformator 92 ansteigt. Während die Multipliziermodule 118, 120 und 122 damit fortfahren, die tatsächliche Einschaltzeit jedes Schalters in Proportion zu dem Ladungszustand des Batteriepacks, den sie schalten, zu modulieren. Auf diese Art und Weise erfüllt der Regler 90 beide Aufgaben, nämlich eine konsistente Ausgangsspannung bereitzustellen und die Leistungsaufnahme von den Batteriepacks verschiedener Alterungszustände auszugleichen.When operating the power management system 50 becomes the duty-cycle control module 114 increase the basic duty cycle if the voltage on the load 98 drops, leaving each switch 66 . 76 and 86 a small supposedly longer on-time experiences while the output voltage to the transformer 92 increases. While the multiplier modules 118 . 120 and 122 Continue to modulate the actual on-time of each switch in proportion to the state of charge of the battery pack that they are switching. In this way, the controller fulfills 90 both tasks, namely to provide a consistent output voltage and to compensate for the power consumption of the battery packs of different aging states.

4 zeigt einen Graph 140, der veranschaulicht, wie der Ladungszustand nicht divergiert, sobald Batteriepacks verschiedener Alterungszustände im Power-Management-System 50 verwendet werden. Auf dem Graph 140 sind wiederum auf der horizontalen Achse 142 die Zeit und auf der vertikalen Achse 144 der Ladungszustand abgetragen. Die Kurven 160, 170 und 180 zeigen den Ladungszustand aller drei Batteriepacks 60, 70 und 80, jeweils, wie sie auch in der 2 ersichtlich waren. In einer Weiterführung des oben erwähnten Beispiels muss man annehmen, dass sich der Batteriepack 60 bei 80% Alterungszustand, der Batteriepack 70 bei 70% Alterungszustand und der Batteriepack 80 bei 60% Alterungszustand befindet. Jeder der Batteriepacks 60, 70 und 80 kann auf einen Ladungszustand von gleich oder ungefähr 100% aufgeladen werden, was in der oberen linken Hälfte des Graphen 140 veranschaulicht wird. 4 shows a graph 140 illustrating how the state of charge does not diverges once battery packs of different aging states in the power management system 50 be used. On the graph 140 are again on the horizontal axis 142 the time and on the vertical axis 144 the charge state removed. The curves 160 . 170 and 180 show the state of charge of all three battery packs 60 . 70 and 80 , respectively, as well as in the 2 were apparent. In a continuation of the above-mentioned example, one must assume that the battery pack 60 at 80% aging condition, the battery pack 70 at 70% aging condition and the battery pack 80 at 60% aging condition. Each of the battery packs 60 . 70 and 80 can be charged to a charge state equal to or about 100%, which is in the upper left half of the graph 140 is illustrated.

Wie eingangs mit dem Graphen 10 gezeigt wurde, fängt der Ladungszustand der drei Batteriepacks 60, 70 und 80 anfangs an, sich unterschiedlich zu entladen. In diesem Fall wiederum, bei dem also die Unterschiede im Ladungszustand anwachsen, moduliert der Regler 90 die Schaltsignale derart, dass mehr Leistung aus dem Batteriepack 60 abgegeben wird, als aus dem Batteriepack 70, wohingegen der Batteriepack 80 am wenigsten Leistung abgeben wird. Wie aus dem Graphen 140 ersichtlich ist, konvergieren dann die Kurven 160, 170 und 180 mit der Zeit, bei welcher der Regler 90 damit fortfährt, die Leistung basierend auf dem relativen Ladungszustand jedes einzelnen Batteriepacks zu modulieren.As at the beginning with the graph 10 was shown, the charge state of the three battery packs begins 60 . 70 and 80 initially, to discharge differently. In this case, in which the differences in charge state increase, the controller modulates 90 the switching signals such that more power from the battery pack 60 is discharged as from the battery pack 70 whereas the battery pack 80 will give the least performance. As from the graph 140 can be seen, then converge the curves 160 . 170 and 180 over time, at which the regulator 90 continues to modulate the power based on the relative charge state of each individual battery pack.

5 zeigt ein Flussdiagramm 200 für ein Verfahren für den proportionalen aktiven Ladungszustandsausgleich über Batteriepacks mit unterschiedlichen Alterungszuständen. Im Kasten 202 wird der Ladungszustand für zwei oder mehr Batteriepacks in einem System gemessen. Im Kasten 204 wird ein Duty-Cycle für jeden der Batteriepacks in dem System berechnet, wobei der Duty-Cycle eine Funktion des Ladungszustands für den Batteriepack, der höchste Ladungszustand für jeglichen Batteriepack in dem System und die Leistungsaufnahme über die Last auf dem System darstellt. Im Kasten 206 wird der positive Anschluss jedes Batteriepacks in einem quadratischen Wellensignal basierend auf dem Batteriepack-Duty-Cycle ausgeschaltet, wie er im Kasten 204 berechnet wurde. Im Kasten 208 werden die geschalteten positiven Anschlüsse und die negativen Anschlüsse jedes Batteriepacks als Energieeingang auf einen Mehrwicklungstransformator abgegeben. Im Kasten 210 wird der Ausgang aus dem Mehrwicklungstransformator dazu verwendet, um die Last, die am System anliegt, mit Energie zu versorgen. 5 shows a flowchart 200 for a method of proportional active charge balance over battery packs having different aging states. In the box 202 the state of charge for two or more battery packs in a system is measured. In the box 204 For example, a duty cycle is calculated for each of the battery packs in the system, the duty cycle being a function of the state of charge for the battery pack, the highest state of charge for any battery pack in the system, and the power consumption across the load on the system. In the box 206 the positive terminal of each battery pack is turned off in a square wave signal based on the battery pack duty cycle as shown in the box 204 was calculated. In the box 208 For example, the switched positive terminals and the negative terminals of each battery pack are supplied as a power input to a multi-winding transformer. In the box 210 the output from the multi-winding transformer is used to power the load applied to the system.

Das proportionale aktive Ladungszustandsausgleichsverfahren und das System, das oben beschrieben wurde, kann mit Batteriepacks verschiedener Chemie, beispielsweise Nickel-Metall-Hydrid oder Lithium-Ionen, verwendet werden oder mit Batteriepacks von verschiedener Energiespeicherkapazität. Das beschriebene Verfahren und System sind auch auf verschiedene Batteriepackspannungen und Ziellastspannungen skalierbar, sobald die Zahl der Batteriepacks und der Transformatorwicklungen, um all diese Variablen zu erfüllen, designed werden können.The proportional active charge balance method and system described above may be used with battery packs of various chemistry, such as nickel metal hydride or lithium ion, or with battery packs of various energy storage capacity. The described method and system are also scalable to various battery pack voltages and target load voltages once the number of battery packs and transformer windings to meet all of these variables can be designed.

Das proportionale aktive Ladungszustandsausgleichsverfahren, das oben beschrieben wurde, kann auch während des Aufladens von Batteriepacks verwendet werden. In einer Energy-Speicher-Anwendung für Kommunen kann die Aufladung der Batteriepacks über Solarenergie oder Windenergie erfolgen oder die Aufladung kann auch bei Speicherstunden, bei denen die Kosten niedriger sind, rein aus dem elektrischen Netz erfolgen. In all diesen Fällen führt das aktive Ausgleichen der Ladung und Entladung basierend auf dem tatsächlichen Ladungszustand der individuellen Batteriepacks dazu, dass Batteriepacks verschiedener Alterungszustände, verschiedener Kapazität und/oder verschiedener Chemie miteinander in ein und demselben Energiespeichersystem verwendet werden können.The proportional active state of charge balance method described above may also be used during charging of battery packs. In a municipal energy storage application, charging of the battery packs may be via solar or wind energy, or charging may be done purely from the electrical network even during low-cost storage hours. In all these cases, the active balancing of the charge and discharge based on the actual charge state of the individual battery packs allows battery packs of different aging states, different capacities, and / or different chemistry to be used together in one and the same energy storage system.

Unter Verwendung der oben offenbarten Verfahren kann Leistung effektiv über Batteriepacks mit weit untereinander unterschiedlichen Alterungszuständen gemanaged werden, wobei alle Batteriepacks Energie über eine Entladungszeit abgeben. Solche Batteriepacks können demzufolge effizient in CES-Systemen oder anderen Energiespeichersystemen verwendet werden. Darüber hinaus können Hersteller von Elektrofahrzeugen bei einem Szenario nach einem Fahrzeuggebrauch von elektrischen Fahrzeugbatteriepacks einen größeren Restwert aus den Batteriepacks erzielen, nachdem diese nicht weiter für andere Elektrofahrzeugverwendungen verwertbar sind.Using the methods disclosed above, power can be effectively managed across battery packs having widely different aging states, with all battery packs delivering energy over a discharge time. As such, such battery packs can be efficiently used in CES systems or other energy storage systems. Moreover, in a scenario after vehicle use of electric vehicle battery packs, electric vehicle manufacturers may achieve greater residual value from the battery packs after they are no longer usable for other electric vehicle uses.

Die vorhergehende Diskussion offenbart und beschreibt rein beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ein Fachmann kann leicht aus dieser Diskussion und den beigefügten Figuren und Patentansprüchen erkennen, dass verschiedene Änderungen, Modifikationen und Variationen gemacht werden können, ohne dabei Geist und Schutzbereich der Erfindung, wie er von den nachfolgenden Patentansprüchen definiert wird, zu verlassen.The foregoing discussion discloses and describes purely exemplary embodiments of the present invention. One skilled in the art can readily appreciate from this discussion and the appended figures and claims that various changes, modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (10)

Ein Power-Management-System zur Abgabe von elektrischer Leistung aus zwei oder mehr Batteriepacks an eine Last, wobei besagtes Power-Management-System umfasst: – Sensoren zum Messen eines Ladungszustands in jeder der zwei oder mehr Batteriepacks; – einen Schalter für jeden der zwei oder mehr Batteriepacks, wobei jeder der Schalter ein geschaltetes Schaltsignal von einem der Batteriepacks bereitstellt; – einen Transformator, der in Wechselwirkung zu den geschalteten Schaltsignalen aus den ein oder mehr Batteriepacks arbeitet, wobei der Transformator die geschalteten Schaltsignale in eine Ausgangsspannung und einen Ausgangsstrom wandelt, um Leistung an eine Last bereitzustellen; und – einen Regler, der in Abhängigkeit zu den Ladezustandssignalen aus den Sensoren arbeitet, und dazu konfiguriert ist, um die geschalteten Schaltsignale aus den zwei oder mehr Batteriepacks zu regeln, so dass die Ausgangsspannung an der Last auf dem Zielwert bleibt und der Ladungszustand in jedem der zwei oder mehr Batteriepacks ausgeglichen ist.A power management system for delivering electrical power from two or more battery packs to a load, said power management system comprising: Sensors for measuring a state of charge in each of the two or more battery packs; A switch for each of the two or more battery packs, each of the switches providing a switched switching signal from one of the battery packs; A transformer which operates in interaction with the switched switching signals from the one or more battery packs, the transformer converting the switched switching signals into an output voltage and an output current to provide power to a load; and a controller that operates in response to the state of charge signals from the sensors and is configured to control the switched switching signals from the two or more battery packs such that the output voltage at the load remains at the target value and the state of charge in each the two or more battery packs is balanced. System nach Anspruch 1, wobei die zwei oder mehr Batteriepacks unterschiedliche Alterungszustände, unterschiedliche Speicherkapazitäten oder verschiedene Batterie-Chemien aufweisen.The system of claim 1, wherein the two or more battery packs have different aging states, different storage capacities, or different battery chemistries. System nach Anspruch 1, wobei die Schalter isolierte Gate-Bipolar-Transistoren sind.The system of claim 1, wherein the switches are insulated gate bipolar transistors. System nach Anspruch 1, wobei die geschalteten Schaltsignale quadratische Wellenpulse sind, deren Einschaltzeit- und Ausschaltzeitdauer bei den Pulsen über den Regler berechnet werden.The system of claim 1, wherein the switched switching signals are square wave pulses whose turn-on and turn-off durations are calculated at the pulses through the regulator. System nach Anspruch 1, wobei der Transformator ein Mehrwicklungstransformator ist.The system of claim 1, wherein the transformer is a multi-winding transformer. System nach Anspruch 1, wobei der Regler einen Basis-Duty-Cycle für alle geschalteten Schaltsignale berechnet, wobei der Basis-Duty-Cycle ein Verhältnis der Ausschaltzeit zu der gesamten Zykluszeit ist.The system of claim 1, wherein the controller calculates a base duty cycle for all the switched switching signals, the base duty cycle being a ratio of the turn-off time to the total cycle time. System nach Anspruch 6, wobei der Basis-Duty-Cycle über ein Vergleichen der Ausgangsspannung an der Last mit einem bestimmten Zielwert berechnet wird.The system of claim 6, wherein the base duty cycle is calculated by comparing the output voltage at the load with a particular target value. System nach Anspruch 7, wobei der Regler einen Proportional-Integral-Algorithmus verwendet, um den Basis-Duty-Cycle zu berechnen.The system of claim 7, wherein the controller uses a proportional-integral algorithm to calculate the basic duty cycle. System nach Anspruch 6, wobei der Regler einen Duty-Cycle für jedes der geschalteten Leistungssignale als Basis-Duty-Cycle mit einem Verhältnis des Ladezustands für jeden der Batteriepacks zu einem höchsten Ladezustand aller Batteriepacks multipliziert.The system of claim 6, wherein the controller multiplies a duty cycle for each of the switched power signals as the base duty cycle by a ratio of the state of charge for each of the battery packs to a maximum state of charge of all the battery packs. System nach Anspruch 1, wobei der Regler ein Proportional-Integral-Duty-Cycle-Regelmudol, ein Multipliziermodul für jeden der zwei oder mehr Batteriepacks und ein Pulsgeneratormodul für jeden der zwei oder mehreren Batteriepacks beinhaltet.The system of claim 1, wherein the controller includes a proportional-integral-duty-cycle control module, a multiplier module for each of the two or more battery packs, and a pulse generator module for each of the two or more battery packs.
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